modulasi gelombang - for merge.doc
-
Upload
khosidaafkarina -
Category
Documents
-
view
295 -
download
1
Transcript of modulasi gelombang - for merge.doc
MODULASI GELOMBANG
Diajukan dalam Rangka Pemenuhan Tugas Mata Kuliah Gelombang
Semester Ganjil
MAKALAH
Dosen Pengampu :
Rif’ati Dina Handayani, S.Pd, M,Si
Penyusun:
Khosida Afkarina R (140210102050)
Lupita Rahayu (140210102012)
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS JEMBER
JEMBER
2015
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan
rahmat, inayah, taufik dan hidayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan
penyusunan makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana.
Penulisan makalah ini digunakan untuk memenuhi salah satu tugas mata pelajaran
Gelombang. Oleh karena itu, kami mengucapkan rasa terima kasih kepada Ibu
Rif’ati selaku dosen pengajar mata kuliah gelombang yang telah mendukung dan
bekerja sama yang baik.
Terlepas dari semua itu, kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada
kekurangan dalam penyusunan makalah ini. Oleh kerena itu kami harapkan kepada
para pembaca untuk memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun
untuk kesempurnaan makalah ini. Harapan kami semoga makalah ini membantu
menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, sehingga kami dapat
memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih
baik.
Jember, 28 November 2015
Penyusun
i
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR....................................................................................... i
DAFTAR ISI..................................................................................................... ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang................................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah.............................................………………….. 2
1.3 Tujuan Penulisan............................................................................. 2
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Modulasi Gelombang……………………................................. 3
2.2 Double Side Band........................................................................... 6
2.3 Modulasi Amplitudo....................................................................... 11
2.4 Single Side Band ............................................................................ 24
2.5 Modulasi Frekuensi........................................................................ 26
2.6 Modulasi Pulsa................................................................................ 40
2.7 Aplikasi Modulasi Gelombang.......................................................
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan……………………………………………………….. 43
3.1 Saran ……………………………………………………………… 43
DAFTAR PUSTAKA
ii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik
sehingga menjadikannya suatu sinyal yang mampu membawa suatu informasi .
Dalam teknik komunikasi, gelombang atau sinyal pita dasar (base band)
dikirimkan dengan memodulasi gelombang pembawa yang berfrekuensi tinggi.
Sinyal pita dasar ini disebut gelombang modulasi.
Dalam kehidupan sehari–hari tentunya kita mengenal radio. Radio
merupakan salah satu media komunikasi yang banyak dimanfaatkan oleh manusia.
Pada radio, sinyal yang menumpang adalah sinyal suara, sedangkan yang
ditumpangi adalah sinyal radio yang disebut sinyal pembawa (carrier). Teknik
modulasi yang sering dipakai pada sinyal radio adalah FM dan AM.
Pada saat mendengarkan radio, apabila kita ingin mendengarkan suatu siaran
tertentu, maka kita akan mencari frekuensi yang menyiarkannya, misalnya 92,0
MHz. Frekuensi ini merupakan titik tengah band frekuensi yang ditempati oleh
sistem komunikasi yang selanjutnya beroperasi. Gelombang pada frekuensi ini
merambat melalui atmosfer dan ditangkap oleh pesawat radio yang kita gunakan.
Akan tetapi suara siaran/penyiar berada pada wilayah 20─20.000 Hz, sehingga
bunyinya tidak akan terdengar. Oleh karena itu, perlu memodulasi gelombang
bunyi dengan pemodulasi (carrier) yang frekuensinya lebih tinggi dari medium
yang digunakan. Sinyal carrier biasanya ditentukan pada satu frekuensi saja. Di
Indonesia, alokasi frekuensi sinyal carrier untuk siaran FM ditetapkan pada
frekuensi 87,5 MHz - 108 MHz dan untuk siaran AM ditetapkan pada 530 kHz –
1600 kHz. Pada pemancar radio dengan teknik AM, amplitudo gelombang carrier
akan diubah seiring dengan perubahan sinyal informasi (suara) yang dimasukkan.
Frekuensi gelombang carrier-nya relatif tetap. Kemudian, sinyal dilewatkan ke RF
(Radio Frequency) Amplifier untuk dikuatkan agar bisa dikirim ke jarak yang jauh.
Metode modulasi pertama kali digunakan hampir secara menyeluruh pada
transmisi radio dalam AM (amplitude modulation) dan FM (frequency modulation).
Kemudian diketahui bahwa jalur komunikasi memiliki bandwidth yang lebih besar 1
daripada yang diperlukan untuk pembicaraan. Oleh sebab itu, banyak pembicaraan
telepon dapat dikirimkan secara bersama-sama dalam sebuah jalur telepon dengan
mengubah frekuensi sedemikian rupa sehingga beberapa channel bunyi dapat
dibungkus menjadi satu bandwidth yang lebih lebar. Dalam kasus ini juga
digunakan modulasi DSB (double side band).
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penulisan makalah ini adalah sebagai berikut.
1) Apakah itu modulasi gelombang?
2) Bagaimanakah DSB dalam daerah waktu dan frekuensi, lebar pita transmisi,
dan demodulasi?
3) Bagaimana Modulasi Amplitudo?
4) Apakah yang dimaksud Single Side Band?
5) Bagaimana dua jenis modulasi sudut pada Modulasi Frekuensi (FM)?
6) Apakah yang dimaksud Modulasi Pulsa?
7) Bagaimana aplikasi dari modulasi gelombang?
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan makalah ini adalah sebagai berikut.
1) Mendeskripsikan pengertian modulasi gelombang.
2) Menjelaskan DSB dalam daerah waktu dan frekuensi, lebar pita transmisi,
dan demodulasi.
3) Menjelaskan modulasi amplitudo.
4) Mendeskripsikan pengertian Single Side Band.
5) Menjelaskan dua jenis modulasi sudut pada Modulasi Frekuensi (FM).
6) Mendeskripsikan pengertian modulasi pulsa.
7) Mengetahui aplikasi dari modulasi gelombang.
2
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Modulasi Gelombang
Modulasi adalah proses perubahan suatu jenis gelombang yang memiliki
frekuensi gelombang yang besar dengan permukaan gelombang yang bersifat
periodik yang disebut sebagai gelombang carrier, karena adanya sinyal
modulasi yang berisi yang berisi informasi untuk ditransmisikan. Pada proses
modulasi muka gelombang yang periodic adalah amplitudo, phase, dan
frekuensi. Modulasi dalam bidang telekomunikasi merupakan proses
penyampaian sinyal pesan. Alat yang digunakan untuk proses modulasi disebut
sebagai modulator dan proses yang berfungsi untuk mengembalikan proses
modulasi ke dalam sinyal awal disebut demodulator.
Modulasi adalah proses merubah parameter sinyal carrier (sinyal
pembawa) menggunakan sinyal informasi. Parameter sinyal carrier berupa
amplitudo, frekuensi, dan phase. Memodulasi berarti mengatur atau menyetel.
Dalam telekomunikasi tepatnya berarti mengatur suatu parameter dari suatu
pembawa (carrier) frekuensi tinggi dengan pertolongan sinyal informasi yang
memiliki frekuensi rendah. Keperluan akan modulasi mula-mula timbul dalam
transmisi radio dari sinyal-sinyal frekuensi rendah (misalnya frekuensi audio).
Pada sistem komunikasi ada dua teknik modulasi yaitu modulasi digital dan
modulasi analog. Modulasi analog terdiri dari tiga macam yaitu AM
(Amplitudo Modulation), FM (Frequency Modulation), dan PM (Phase
Modulation).
Berdasarkan parameter sinyal yang diubah-ubah, modulasi dapat
dibedakan menjadi beberapa jenis:
a. Modulasi amplitudo (AM, Amplitudo Modulation)
Pada modulasi amplitudo, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi
mengubah-ubah amplitudo sinyal pembawa. Besarnya amplitudo sinyal
pembawa akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal pemodulasi.
b. Modulasi frekuensi (FM, Frequency Modulation)
3
Pada modulasi frekuensi, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi
mengubah-ubah frekuensi sinyal pembawa. Besarnya frekuensi sinyal
pembawa akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal pemodulasi.
c. Modulasi Fasa (PM, Phase Modulation)
Pada modulasi fasa, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi
mengubah-ubah fasa sinyal pembawa. Besarnya fasa sinyal pembawa
akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal pemodulasi.
Tujuan dari modulasi adalah untuk memindahkan posisi spektrum dari
sinyal data, dari pita spektrum yang rendah (base band) ke pita spektrum yang
jauh lebih tinggi (band pass). Hal ini dilakukan pada transmisi data tanpa kabel
(dengan antena), yang mana dengan membesarnya frekuensi data yang dikirim,
maka dimensi antena yang digunakan akan mengecil. Contoh : data 1
berfrekuensi , data 2 berfrekuensi
. Dengan contoh tersebut,
transmisi data 1 menjadi problematic, sedangkan data 2 lebih mudah untuk
ditransmisikan. Kegunaan lain dari modulasi adalah, dengannya dimungkinkan
proses pengiriman data atau informasi melalui suatu media yang sama secara
bersamaan. Proses modulasi terjadi dengan melakukan variasi pada salah satu
besaran karakteristik dari sinyal pembawa (yang berfrekuensi tinggi) seirama
dengan sinyal data (yang berfrekuensi rendah). Sinyal pembawa yang telah
dimodulasikan ini di sebut sinyal termodulasi. Sinyal data disebut juga sinyal
pemodulasi. Alat, di mana proses modulasi ini terjadi, disebut juga modulator.
Keuntungan utama yang diperoleh dari teknik modulasi antara lain
adalah:
a. Memungkinkan pengiriman sinyal lemah dengan “membonceng”
gelombang pembawa yang berdaya tinggi
b. Reduksi ukuran antenna karena pengiriman sinyal dilaksanakan melalui
gelombang pembawa yang memiliki frekuensi tinggi ( pendek)
4
c. Memungkinkan pengaturan dan alokasi daerah frekuensi terpisah bagi
penyaluran sejumlah sinyal secara serempak melalui medium yang sama
d. Memungkinkan pergeseran frekuensi sinyal kepada daerah frekuensi yang
lebih mudah diolah oleh peralatan yang tersedia.
Teknik modulasi juga bermanfaat dalam pengukuran atau eksperimen
ilmiah, terutama :
a. Peningkatan perbandingan S/N (signal to noise ratio) dengan jalan
menghindari daerah frekuensi yang berbising atau memberikan sensitivitas
yang lebih tinggi kepada sistem deteksi yang bersangkutan
b. Memungkinkan konversi kawasan (domain) data, misalnya antara data
analog dengan digital, antara tegangan dengan frekuensi listrik
Teknik modulasi ada 2 yaitu analog dan digital.
1. Modulasi Digital
Modulasi digital berfungsi untuk mengirim bit sinyal yang tidak bisa
dikirim melalui sinyal analog. Contoh dari modulasi digital adalah jaringan
publikasi telpon yang berada pada rentang 300 dan 3400 Hz atau melebihi
pita frekuensi dengan menggunakan jaringan. Modulasi digital merupakan
perubahan karakteristik gelombang pembawa yang berbentuk pulsa diolah
secara diskrit. Teknik digital terbagi atas:
a. Modulasi kode pulsa (PCM)
b. Modulasi kode pulsa differensial (DPCM)
c. Modulasi delta (DM)
2. Modulasi Analog
Modulasi analog adalah modulasi gelombang yang berfungsi
mengirim data berupa pita analog seperti sinyal audio, sinyal TV yang
biasanya memiliki frekuensi rendah atau berada pada daerah frekuensi
radio. Teknik analog dapat dibagi atas:
a. Gelombang pembawa berupa gelombang kontinu (continous
wave=CW) atau gelombang harmonis murni
1. modulasi linier(DSB,AM,SSB,VSB)
2. modulasi sudut(FM,PM)
b. Gelombang pembawa berupa pulsa
5
1. modulasi amplitudo pulsa(PAM)
2. modulasi lebar pulsa (PDM)
3. modulasi posisi pulsa (PPM)
2.2 Modulasi DSB (Double Side band)
2.2.1 DSB dalam daerah waktu dan frekuensi
Gelombang pembawa kontinyu secara umum memiliki bentuk
sinusoida yang dinyatakan dalam fungsi berikut :
Andai gelombang modulasi juga sinusoidal
Hasil modulasi DSB nya (modulasi amplitudo)
Hasil modulasi merupakan operasi perkalian disebut dengan “mixing”
atau “heterodiyming”, dan hasilnya berupa 2 komponen sisi samping (side
bands) masing-masing dengan frekuensi (wp – wm) dan (wp + wm)
Dengan transformasi fourier diperoleh representasi dalam domain
frekuensi:
6
Disini terlihat bahwa akibat modulasi terjadi translasi sejauh ± wp dari
wm menjadi wc ± wm dari w.
Dalam kasus rill, tidak bersifat monokromatis sehingga secara
umum hasil modulasi ditulis:
untuk dengan transformasi Fourier dapat ditulis sebagai berikut:
maka spektrum gel DSB dapat ditentukan yaitu :
Dengan demikian hubungan TF umum untuk modulasi DSB adalah :
Bila . Secara grafik dapat dilihat:
gm(w)
gm(w)
t
O -wm w
m w
gp (t)
t
w -wp wp
7
gDSB (t)
t
w -wp-wm-wp -wp+wm wp-wm wp wp+wm
domain t domain frekuensi (w)
Dari gambar terlihat akibat modulasi itu berupa translasi daerah
frekuensi pada gelombang modulasi sejauh ± wp dan memperlebar pita
menjadi 2 kali semula, namun mereduksi amplitudo dengan faktor ½. Untuk
lebih jelas lihat gambar berikut:
0
LSB = Lower Side Band Lebar pita gelombang DSB = dua kali
USB = Upper Side Band Lebar pita gelombang modulasi
2.2.2 Lebar Pita Transmisi dengan rata-rata Lebar Pita Transmisi
Lebar pita (bandwidth) transmisi B untuk gelombang Double Side
Band (DSB) dari gambar:
→
Daya rata-rata yang diteruskan (N) berbanding lurus dengan:
8
mg pmg mp g
02/1
pg LSB
Spektrum gel DSB (domain frek
Spektrum sinyal (domain frek)
Substitusikan di atas:
Untuk , dan frekuensi max gelombang modulasi, maka:
, sehingga:
, daya rata-rata gelombang transmisi untuk DSB:
2.2.3 Demodulasi
Demodulasi merupakan proses ekstraksi atau penguraian kembali
informasi asli melalui sinyal dari gelombang pembawa atau pemisahan.
Demodulasi dapat dikatakan sebagai usaha untuk memperoleh kembali
sinyal dari . Demodulasi merupakan perangkat yang
digunakan untuk mengembalikan informasi dari gelombang pembawa, 9
demodulator ini secara tradisional digunakan sebagai penghubung dengan
penerima audio. Bentuk lain dari modulator adalah modem yang merupakan
perangkat untuk proses modulasi dan demodulasi. Untuk memisahkan
gelombang dilaksanakan dari terdapat 2 teknik pemisahan,
yaitu:
1. Multiplikasi dengan osilator lokal yang singkron yang gelombang
pembawa (mixing), misalnya dengan .
Hasil operasinya:
Jika spektrum adalah , maka spektrum dapat
diungkapkan sebagai:
Dari operasi mixing dihasilkan komponen pita dasar yang terpisah dari
komponen lainnya.
0
Pemisahan komponen sinyal dari komponen lain dengan operasi
campuran
2. Operasi penapisan. Karena , maka pita sinyal dapat
dipisahkan dengan penapis lolos rendah dengan lebar pita yang
memenuhi hubungan:
10
1/2
mp g0
1/2
2
PenguatRF
Penguat Audio
Mixer PenguatIF
Detektor
OSC
Kelemahan demodulasi DSB : Sulit mencari osilator lokal yang singkron
dengan gelombang pembawa. Hal ini di atas dengan modulasi amplitudo
(AM).
2.3 Modulasi Amplitudo
Modulasi merupakan proses perubahan karakteristik atau besaran
gelombang pembawa, menurut pola gelombang modulasinya. Apabila besaran
yang diubah dari gelombang pembawa tersebut adalah amplitudonya, maka
modulasi seperti ini disebut dengan modulasi amplitudo (Amplitude
modulation/AM), sedangkan besaran yang diubah dari gelombang pembawa
tersebut adalah fase, sehingga modulasi seperti ini disebut dengan modulasi
fase. Salah satu bagian dari modulasi fase adalah modulasi frekuensi.
Amplitudo Modulation (AM) adalah modulasi yang paling sederhana.
Gelombang pembawa (carrier wave) diubah amplitudonya sesuai dengan
signal informasi yang akan dikirimkan. Modulasi ini disebut juga linear
modulation, artinya bahwa pergeseran frekuensinya bersifat linier mengikuti
signal informasi yang akan ditransmisikan. Modulasi Amplitudo (Amplitude
Modulation, AM) adalah proses menumpangkan sinyal informasi ke sinyal
pembawa (carrier) dengan sedemikian rupa sehingga amplitudo gelombang
pembawa berubah sesuai dengan perubahan simpangan (tegangan) sinyal
informasi. Pada jenis modulasi ini amplitudo sinyal pembawa diubah-ubah
secara proporsional terhadap amplituda sesaat sinyal pemodulasi, sedangkan
frekuensinya tetap selama proses modulasi.
Penerima AM :
Antena
Fungsi masing-masing blok : Antena : sebagai penangkap getaran/sinyal
yang membawa dan berisikan informasi yang dipancarkan oleh pemancar.
Penguat RF : berfungsi untuk menguatkan daya RF ( Radio Frequency/
11
Frekuensi tinggi) yang berisi informasi sebagai hasil modulasi pemancar asal.
Setelah diperkuat, geteran RF dicatukan ke mixer. Mixer (pencampur) :
berfungsi mencampurkan getaran/sinyal RF dengan Frekuensi Osilator Lokal,
sehingga diperoleh frekuensi intermediet (IF/Intermediate Frequency). Penguat
IF : digunakan untuk menguatkan Frekuensi Intermediet (IF) sebelum
diteruskan ke blok detektor. IF merupakan hasil dari pencampuran
getaran/sinyal antara RF dengan Osilator Lokal. Detektor : digunakan untuk
mengubah frekuensi IF menjadi frekuensi informasi. Degan cara ini, unit
detektor memisahkan antara getaran/sinyal pembawa RF dengan getaran
informasi . Penguat AF : digunakan untuk menyearahkan getaran/ sinyal AF
serta meningkatkan level sinyal audio dan kemudian diteruskan penguat AF
ke suatu pengeras suara. Speaker (pengeras suara) digunakan untuk mengubah
sinyal atau getaran listrik berfrekuensi AF menjadi getaran suara yang dapat
didengar oleh telinga manusia.
Modulasi Amplitudo (AM) adalah penumpangan sinyal informasi
terhadap sinyal carrier (pembawa) dimana amplitudo sinyal carrier akan
berubah-ubah mengikuti perubahan amplitudo sinyal informasinya.
Dibandingkan dengan FM (Modulasi Frekuensi) AM mempunyai kelebihan
diantaranya adalah jarak transmisi AM lebih jauh dibandingkan FM. Namun
AM lebih rentan terkena noise dibandingkan dengan FM. Oleh karena itu
satsiun radio yang sering kita dengar kebanyakan menggunakan FM karena
suara yang dihasilkan melalui transmisi menggunakan FM lebih jernih.
Seperti telah dijelaskan di atas, pada modulasi amplitudo besarnya
amplitudo sinyal pembawa akan diubah-ubah oleh sinyal pemodulasi sehingga
besarnya sebanding dengan amplitudo sinyal pemodulasi tersebut. Frekuensi
sinyal pembawa biasanya jauh lebih tinggi daripada frekuensi sinyal
pemodulasi. Frekuensi sinyal pemodulasi biasanya merupakan sinyal pada
rentang frekuensi audio (AF, Audio Frequency) yaitu antara 20 Hz sampai
denan 20 kHz. Sedangkan frekuensi sinyal pembawa biasanya berupa sinyal
radio (RF, Radio Frequency) pada rentang frekuensi tengah (MF, Mid-
Frequency) yaitu antara 300 kHz sampai dengan 3 Mhz. Untuk mempermudah
pembahasan, hanya akan didiskusikan modulasi dengan sinyal sinus.
12
Bagan Modulasi
Jika sinyal pemodulasi dinyatakan sebagai dan sinyal
pembawanya dinyatakan sebagai , maka sinyal hasil modulasi
disebut sinyal termodulasi atau . Berikut ini adalah analisis sinyal termodulasi
AM.
dengan
: sinyal termodulasi AM
: sinyal pemodulasi
: sinyal pembawa
: amplitudo maksimum sinyal pembawa
: amplitudo maksimum sinyal pemodulasi
m : indeks modulasi AM
: frekuensi sudut sinyal pembawa (radian/detik)
: frekuensi sudut sinyal pemodulasi(radian/detik)
Hubungan antara frekuensi sinyal dalam hertz dengan frekuensi sudut
dinyatakan sebagai: ω = 2 π f
Komponen pertama sinyal termodulasi AM disebut komponen
pembawa, komponen kedua ( yaitu ) disebut komponen
13
bidang sisi bawah atau LSB (Lower Side Band), dan komponen ketiga ( yaitu
) disebut komponen bidang sisi atas atau USB (Upper
Side Band). Komponen pembawa mempunyai frekuensi sudut sebesar ,
komponen LSB mempunyai frekuensi sudut sebesar , dan komponen
USB mempunyai frekuensi sudut sebesar . .
(a) Sinyal pemodulasi
(b) Sinyal pembawa
(c) Sinyal termodulasi A
Spektrum frekuensi gelombang termodulasi AM yang dihasilkan oleh
spektrum analyzer. Harga amplitudo masing-masing bidang sisi dinyatakan
dalam harga mutlaknya.
. Spektrum Frekuensi Sinyal Termodulasi AM
Adapun beberapa jenis dari modulasi amplitudo, yaitu:
1.AM SSB (Single Sideband) adalah salah satu jenis modulasi amplitudo
dimana spektrum frekuensi yang dipancarkan hanya salah satu dari
14
spektrum frekuensi AM yaitu frekuensi LSB (Lower Sideband) atau
frekuensi USB (Upper Sideband) saja.
2.AM DSBFC (Double Sideband Full Carrier) disebut juga full AM dimana
spektrum yang dipancarkan adalah spektrum frekuensi AM yaitu frekuensi
LSB dan frekuensi USB. Bandwidth sinyal termodulasinya adalah sama
dengan dua kali sinyal informasinya.
3.AM DSBSC (Double Sideband Supprised Carrier) adalah jenis modulasi
amplitudo dimana spektrum frekuensi carrier di tekan mendekati nol.
4.AM VSB (Vestigial Sideband) sering digunakan pada industri televisi
komersial untuk transmisi dan penerimaan sinyal video. Pada VSB
sebagian komponen LSB ikut di transmisikan dengan komponen USB dan
komponen pembawa.
Setelah kita mengetahui jenis-jenis modulasi AM, ada satu hal yang
paling dominan di semua jenis-jenis dari modulasi AM. Hal ini adalah
sideband. Sideband adalah beberapa komponen yang ada di setiap proses
modulasi. Contohnya pada AM SSB maka sideband yang di transmisikan
adalah sideband frekuensi LSB atau USB saja. Tentunya di suatu sistem
terdapat juga transmisi sideband. Nah, yang akan kita bahas selanjutnya adalah
proses pada transmisi sideband
Proses Transmisi Sideband
Dari gambar diatas terlihat bahwa audio input masuk ke audio input
filter. di dalam audio input filter sinyal masukan akan di filter sehingga
menghasilkan sinyal dengan frekuensi di bawah 3400 Hz, kemudian sinyal
akan masuk ke audio amplifier agar amplitudo sinyal dapat dikuatkan,
kemudian sinyal akan masuk ke amplitudo modulator, disini terjadi proses
modulasi dimana terjadi penumpangan sinyal informasi ke sinyal carrier.
Kemudian sinyal yang termodulasi akan masuk ke output filter. di output filter
15
sinyal termodulasi akan di filter sehingga menghasilkan sinyal AM dengan satu
sideband saja. Baik itu LSB maupun USB.
Derajat modulasi merupakan parameter penting dan juga sering disebut
indeks modulasi AM, dinotasikan dengan m. Parameter ini merupakan
perbandingan antara amplitudo puncak sinyal pemodulasi ( ) dengan
amplitudo puncak sinyal pembawa ( ). Besarnya indeks modulasi mempunyai
rentang antara 0 dan 1. Indeks modulasi sebesar nol, berarti tidak ada
pemodulasian, sedangkan indeks modulasi sebesar satu merupakan
pemodulasian maksimal yang dimungkinkan. Besarnya indeks modulasi AM
dinyatakan dengan persamaan:
Indeks modulasi juga dapat dinyatakan dalam persen dan dinotasikan
dengan M,
Sampul gelombang termodulasi AM Sampul merupakan garis imaginer
yang digambar antara nilai-nilai puncak pada setiap siklus, memberikan bentuk
yang ekivalen dengan bentuk tegangan pemodulasi.
Oleh karena maka persamaan tersebut dapat dinyatakan sebagai:
→ sampul positif
→ sampul negatif
. Sampul Gelombang Termodulasi AM
16
5.3.1 Sinyal AM dan Spektrum Frekuensi
Prinsip dari sinyal AM adalah sinyal DSB yang dipasangkan dengan
gelombang pembawa. Jadi amplitudo modulasi ini adalah sinyal DSB
ditambah dengan komponen gelombang pembawanya.
dengan A(t) disebut faktor modulasi, yang mengungkapkan perubahan
amplitude (envelope) dari gelombang AM.
Dalam domain frekuensi persamaan menjadi:
Misalnya, untuk dan ,
gelombang hasil modulasinya seperti gambar dibawah ini:
Daya rata-rata:
17
a.
b.
Untuk suku kedua ruas kanan persamaan ini sama dengan nol dan
Sehingga diperoleh daya rata-ratanya :
Efisiensi daya transmisi , yaitu perbanding daya gelombang DSB terhadap
daya gelombang hasil modulasinya adalah :
Cara yang digunakan untuk demodulasi sinyal AM, yaitu dengan
detektor hukum kuadrat terkecil (square law). Tahap pertama dilakukan deteksi
dengan detektor yang memiliki hubungan antara masukan dan keluaran
sebagai berikut
Substitusikan persamaan :
Sinyal yang akan diperoleh kembali adalah suku . Tahap
berikutya memisahkan suku ini dengan filter sederhana asal dipenuhi
.
18
Pada hakikatnya modulasi AM adalah sinyal DSB ditambah dengan
komponen pembawanya.
ΨAM(t) = [Ψpo + ΨpoΨm(t)] cos (ωpt) atau
ΨAM(t) = Ψpo [1 + Ψm(t)] cos (ωpt) atau
Faktor A(t) mengungkapkan perubahan envelope gelombang AM yang
terjadi. Untuk memudahkan proses modulasi gunakan ketentuan :
TF dalam domain frekuensi (ω) didapat :
Hal ini dapat dilukiskan sebagai berikut :
19
ΨAM(t) = A(t) cos (ωpt)
dengan faktor modulasi
A(t) = Ψpo [1 + Ψm(t)]
|Ψm(t)| < 1
gAM(ω) = ½ Ψpo {2π [δ (ω – ωp) + δ (ω + ωp)] + [gm(ω – ωp) + gm (ω + ωp)]}
a. b.
c. d.
Ψm(t)
ΨAM(t)
t
Sinyal sinusoidal Ψm(t) Hasil modulasi AM dalam domain t
t
gm (ω)
0-ωm ωm - ωp 0 ωp
Spektrum sinyal Ψm(t)
ω
pembawa
ISB L
ωp - ωm ωp+ωm
2 ωm = B lebar pita transmisi
spektrum gelombang AM dalam domain ω
berarti Ψ(t) tidak mengandung komponen DC.
Dari gambar di atas dengan persyaratan |Ψm(t)| < 1, fungsi amplitudo A(t)
untuk gelombang Ψ(t) tidak pernah memotong sumbu t, untuk sinyal sinusoida
Ψm(t) = mcos (ωmt) dengan m disebut indeks modulasi, dimana m:
dengan syarat m<1
Jika m>1 maka fungsi selubung |A(t)| akan mengalami distorsi seperti gambar:
2.3.2 Lebar Pita Transmisi (Brandwidth) dan Efisiensi Daya Transmisi
Dari diketahui bahwa transmisi lebarpita B dari sinyal AM sama
dengan modulasi DSB, yakni :
B = upper side – lower side
=
Lebar pita transmisi β = 2ωm = 2vm
Dibawah ini adalah Grafik dalam domain aktu dan domain frekuensi untuk
modulasi DSB yaitu:
20
Ψ(t)
A(t)
distorsi selubung
t t
Ψpo
-Ψpo
Ψpo
Distorsi bentuk Ψ(t) untuk m > 1 akibat penambahan fase (tanda) A(t). Bentuk fungsi Ψ(t)
Bentuk selubung A(t)
Hasil modulasi DSB dalam kawasan t dan ω. (a) Gelombang modulasi; (b)
Gelombang Pembawa; (c) Gelombang DSB
Daya rata-rata sinyal AM
21
gm (ω)
c.
ωc + ωm
ωc – ωm
– ωc + ωm
ωc
– ωc
0
– ωc – ωm
gDSB (ω)
0
ωc
– ωc
gc (ω)
0
ωm
– ωm
USB
Untuk ωp >> ωm
Dan
Maka :
Dalam sinyal AM, komponen gelombang pembawa tidak mengandung
informasi, sehingga efisiensi daya transmisi
Mengingat |Ψm(t)| ≤ 1, maka Nm < 1 dan ε ≤ 50% untuk Ψm(t) sinusoidal ε ≤
33,3% Nm = ½ Ψmo2 .
2.3.3 Demodulasi AM
Demodulasi AM ada 2 cara yaitu dengan detektor hukum kuadrat dan
dengan detektor selubung. Keduanya tidak menggunakan osilator lokal yang
singkron dengan osilator gelombang pembawa.
a. Demodulasi dengan detektor hukum kuadrat (square lawdetector)
1) Pertama dilakukan deteksi dengan detektor “square law” dengan
hubungan Ψi(t) dan Ψo (t) sebagai berikut
Ψi(t) = ΨAM(t) = ΨPo(t)[1 + Ψm(t)] cos (ωpt)
Hasil deteksi adalah:
22
NT = Np + NpNm
Ψo (t) = a1 Ψi(t) + a2Ψi2(t)
NT = ½ ωpo 2 + ¼ ωpo
2 Ψmo2 untuk ωm satu harga.
Ψo (t) = a1 ΨPo [1 + Ψm(t)] cos (ωpt)
+ ΨPo2[1+ 2Ψm(t)+ Ψm
2(t)][1+ cos( 2ωpt)]
Sinyal informasi yang akan diambil adalah
2) Kedua, suku kuadrat ini dipisahkan melalui tapis sederhana, dengan
syarat |Ψm(t)| << 1.
b. Demodulasi dengan Detaktor Selubung
Syarat yang harus dipenuhi
gelombang AM dengan pita sangsit
(Wp>>Wm), indeks modulasi <100%.
Rangkaian dasar detektor :
Proses demodulasi dengan pemilihan konstanta RC yang rapat.
Kasus dengan konstanta RC yang terlampau besar(respon lambat).
23
a2ΨPo2 Ψm(t)
0(t) i(t) R C
i(t)
Fungsi selubung
A(t) 0(t)
t
i (t)
Fungsi selubung
A(t)0(t)
t
i (t)
Fungsi selubung
A(t) 0(t)
t
suku kuadrat
Kasus dengan RC terlampau kecil (respon terlalu cepat)
Pemulihan harga RC akan menentukan mutu demodulasi. Untuk
Wp>>Wm, syarat harga RC adalah:
Dalam keadaan operasi sempurna, hasil modulasi dapat dinyatakan oleh rumus:
Keuntungan demodulasi AM adalah tidak diperlukan osilator local yang
singkron dengan gelombang pembawa.Kerugiannya demodulasi AM adalah
rendahnya efisiensi transmisi, sebagai akibat terdapatnya gelombang pembawa
dalam gelombang transmisi tersebut.
Efesiensi untuk Gelombang AM
2.4 Single Side Band (SSB)
Modulasi Single Side Band atau Single-sideband suppressed-carrier
(SSBSC) adalah modulasi amplitudo yang lebih baik dan lebih efisien dalam
penggunaan daya listrik dan bandwidth. Modulasi amplitudo menghasilkan
sinyal output modulasi yang memiliki bandwidth dua kali lebar pita sinyal
yang asli. Sistem komunikasi didisain untuk menghasilkan transmisi informasi
dengan bandwidth dan daya pancar minimal. Sistem AM boros dalam
penggunaan daya dan bandwidth, dengan keuntungan kemudahan dalam
penerimaan. DSB-SC menggunakan daya yang lebih sedikit, tapi bandwidth
24
yang dipergunakan sama dengan dalam AM. Baik AM maupun DSB-SC
mempertahankan upper sideband dan lower sideband. Walaupun masing-
masing sideband (USB atau LSB) mempunyai kandungan informasi yang
lengkap. Akibatnya bandwidth transmisi menjadi dua kali bandwidth sinyal
iinformasi.
Dalam modulasi SSB, hanya satu dari kedua sideband yang dipancarkan.
Dilihat dari penggunaan bandwidth, modulasi ini lebih efisien karena
mempunyai bandwidth transmisi setengah dari AM maupun DSB-SC.
Pembangkitan sinyal SSB dilakukan dengan membangkitkan sinyal DSB
terlebih dahulu, kemudian menekan salah satu sideband dengan filter. Jika
USB yang ditekan, maka akan menghasilkan sinyal SSB-LSB. Sebaliknya
menghasilkan SSB-USB. Teknik yang bisa digunakan adalah dengan metode
pergeseran phase, yang tidak memerlukan filter sideband. Untuk memberi
ilustrasi bagaimana metode ini bekerja, asumsikan bahwa sinyal pesan
mempunyai bentuk :
f ( t ) = cos ( 2 π f m t )
yang digunakan untuk memodulasi carrier cos (2 π f c t ). Upper sideband dan
Lower sideband dari sinyal adalah
φ SSB ( t ) = ½ cos [2 π ( f c ± f m ) t ]
Dengan cos(a + b ) = cos a cos b - sin a sin b, maka persamaan untuk sinyal
SSB-USB bisa ditulis :
φ SSB-USB ( t ) = φ SSB+ ( t ) = ½ [ cos 2 π f m t cos 2 π f c t - sin 2 π f
m t sin 2 π f c t ] (2.35)
φ SSB-USB ( t ) = ½ [ cos ω m t cos ω c t - sin ω m t sin ω c t ]
dengan cara serupa diperoleh sinyal SSB-LSB mempunyai persamaan :
φ SSB-LSB ( t ) = φ SSB- ( t ) = ½ [ cos ω m t cos ω c t + sin ω m t
sin ω c t ] (2.37)
Persamaan-persamaan di atas menunjukkan bahwa sinyal SSB bisa dibentuk
dari dua sinyal DSB yang mempunyai carrier quadrature ½ cos 2 ω c t dan ½ 25
sin 2 ω c t . Sinyal quadrature bisa diperoleh dengan menggeser phase sinyal
sebesar 90° . Modulator SSB pergeseran phase terdiri dari dua modulator DSB
dan rangkaian penggeser phase. Kesulitan lain yang timbul adalah perlunya
sinkronisasi seperti pada teknik DSB. Untuk itu, komponen carrier bisa
ditambahkan pada sinyal SSb dan demodulasi bisa dilakukan dengan
menggunakan envelope detector. Tapi metode ini boros daya pancar dan bisa
menghasilkan distorsi pada sinyal.
Modulasi SSB
(a) Pembangkitan ; (b) penerimaan (c) Spektra
2.5 Modulasi Frekuensi (FM)
Modulasi Frekuensi adalah proses menumpangkan sinyal informasi pada
sinyal pembawa (carrier) sehingga frekuensi gelombang pembawa (carrier)
berubah sesuai dengan perubahan simpangan (tegangan) gelombang sinyal
informasi. Jadi sinyal informasi yang dimodulasikan (ditumpangkan) pada
gelombang pembawa menyebabkan perubahan frekuensi gelombang pembawa
sesuai dengan perubahan tegangan (simpangan) sinyal informasi. Pada
modulasi frekuensi sinyal informasi mengubah-ubah frekuensi gelombang
pembawa, sedangkan amplitudanya konstan selama proses modulasi. AM
memang hadir lebih dulu daripada FM. Reginald Fessenden membuat siaran
radio AM pertama pada tahun 1906. Melalui radio tersebut ia menyiarkan
ceramah dan pembacaan Injil dan menyajikan permainan biola yang ia lakukan
sendiri. Media itu populer dari tahun 1920 hingga kehadiran radio FM pada era
26
50an. Seketika AM seolah terbatasi. Gelombang AM mengalir dekat dengan
tanah pada siang hari dan semakin tinggi ke angkasa pada malam hari, yang
artinya sulit untuk mendapatkan radius penyiaran selama jam siang. AM juga
mudah terhalang oleh bangunan tinggi.
Sistem siaran dengan teknologi FM ditemukan oleh Edwin Howard
Armstrong yang dapat mentransmisikan suara kualitas tinggi melalui
gelombang radio. Sejarah FM dimulai tahun 1936 ketika Edwin Howard
Armstrong menperkenalkan frekuensi FM sebagai metode untuk mengurangi
gangguan pada transmisi radio dalam konferensi Radio Engineers New York
pada 6 November 1936. Frekuensi FM secara luas digunakan pada perangkat
telekomunikasi untuk mengirimkan suara tanpa noise (gangguan). Dalam
aplikasi analog, frekuensi sesaat dari carrier (frekuensi pembawa) berbanding
lurus dengan nilai sesaat dari sinyal input. Data digital dapat dikirim dengan
menggeser frekuensi pembawa di antara seperangkat nilai-nilai diskrit, teknik
ini dikenal sebagai frekuensi-shift keying.
Penerimaan FM. FM umumnya digunakan pada frekuensi radio VHF
untuk menyiarkan musik dan percakapan dengan kualitas tinggi. Suara dari
siaran TV normal juga disiarkan menggunakan FM. Band FM digunakan
dalam siaran umumnya disebut lebar FM (wideband FM) atau W-FM. Dalam
radio dua arah, Narrowband FM (N-FM) digunakan untuk menghemat
bandwidth. Selain itu, FM juga digunakan untuk mengirim sinyal ke ruang
angkasa. Wideband FM (W-FM) membutuhkan bandwidth yang lebih lebar
daripada sistem modulasi amplitudo (AM) dengan sinyal modulasi yang setara,
tetapi sinyal Wideband FM lebih tahan terhadap noise dan interferensi.
Frekuensi modulasi juga lebih tahan dari efek suara yang kurang jelas.
Radio penerima FM menggunakan detektor khusus untuk sinyal FM dan
terkadang detektor ini menunjukkan fenomena yang disebut efek Capture,
yang mana tuner dapat dengan jelas menerima sinyal dari dua stasiun
disiarkan pada frekuensi yang sama. Sebuah sinyal FM juga dapat digunakan
untuk membawa sinyal stereo,dengan menggunakan multiplexing dan
demultiplexing sebelum dan setelah proses FM.
27
PenguatRF
Penguat Audio
Mixer
PenguatIF
De-Empha
sis
Detektor
FM
Limiter
Dekoder Stereo
Untuk menghasilkan sinyal FM, frekuensi radio pembawa harus diubah
searah dengan amplitudo dari sinyal audio yang masuk. Ketika sinyal audio
dimodulasi ke frekuensi pembawa gelombang radio, frekuensi gelombang
radio akan bergerak naik dan turun. Tingkat di mana gelombang bergerak naik
dan turun ini dikenal sebagai “Penyimpangan” dan direpresentasikan sebagai
penyimpangan Kilohertz. Misalnya, jika gelombang sinyal memiliki
penyimpangan dari 4 kHz, maka gelombang pembawa dibuat untuk bergerak
di 4 transmisi kHz. FM umumnya menggunakan band antara 88 sampai 108
MHz dengan penyimpangan sekitar 75 kHz. Penyimpangan ini dikenal sebagai
‘band FM lebar atau WBFM. Sinyal ini memiliki bandwidth yang besar dan
mendukung untuk penyiaran dengan kualitas yang baik. Lebar band (band
width) kurang digunakan dalam sistem komunikasi FM. pada sistem
komunikasi dua arah (seperti HT) menggunakan FM band yang sempit dengan
deviasi dari 3 kHz.
Antena
Blok Diagram Penerima FM Mono
Antena
28
OSC
PenguatRF
Penguat Audio
Mixer
PenguatIF
De-Empha
sis
AFC
Detektor
FM
Limiter
OSC AFCPenguat Audio
Blok Diagram Penerima FM stereo
Fungsi Masing-masing Blok : Antena : berfungsi menangkap sinyal-
sinyal bermodulasi yang bersal dari antenna pemancar. Penguat RF : berfungsi
unutk menguatkan sinyal yang ditangkap oleh antena sebelum diteruskan ke
blok Mixer (pencampur). OSC (Osilator Lokal) : berfungsi unutk
mebangkitkan getaran frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi sinyal
keluaran RF. Dimana hasilnya akan diteruskan ke blok Mixer. Mixer
(pencampur) : Berperan untuk mencampurkan kedua frekuensi yang berasal
dari RF Amplifier dan Osilator Lokal. Hasil dari olahan mixer adalah
Intermediate Frequency (IF) dengan besar 10,7 MHz. Penguat IF : digunakan
untuk menguatkan Frekuensi Intermediet (IF) sebelum diteruskan ke blok
limiter. Limiter (pembatas) : berfungsi unutk meredam amplitudo gelombang
yang sudah termodulasi (sinyal yang dikirim pemancar) agar terbentuk sinyal
FM murni (beramplitudo rata). Detektor FM : digunakan untuk mendeteksi
perubahan frekuensi bermodulasi, menjadi sinyal informasi (Audio). De-
emphasis : berfungsi untuk menekan frekuensi audio yang besarnya berlebihan
(tinggi) yang dikirim oleh pemancar. AFC (Automatic Frequency Control /
Pengendali Frekuensi Otomatis) : berfungsi unutk mengatur frekuensi osilator
local secara otomatis agar tetap stabil. Dekoder Stereo : digunakan unutk
memproses sinyal Stereo, sehingga hasilnya diteruskan pada 2 buah penguat
AF (FM Stereo). Penguat Audio : digunakan untuk menyearahkan getaran/
sinyal AF serta meningkatkan level sinyal audio dan kemudian diteruskan
penguat AF ke suatu pengeras suara. Speaker (pengeras suara) digunakan
untuk mengubah sinyal atau getaran listrik berfrekuensi AF menjadi getaran
suara yang dapat didengar oleh telinga manusia. Bentuk sinyal Modulasi
Frekuensi
29
Modulasi FM adalah proses modulasi dimana sinyal informasi dapat
digunakan untuk mengubah frekuensi pembawa. Modulasi frekuensi memiliki
beberapa kelebihan tertentu yaitu perbandingan S/N dapat ditingkatkan tanpa
harus menambah daya yang dipancarkan. Bentuk interferensi tertentu pada
penerimaan lebih mudah untuk ditekan dan proses modulasi dapat dilakukan
pada tingkat daya lebih rendah pada pemancar, sehingga dengan demikian
tidak diperlukan daya modulasi yang terlalu besar. AM (Amplitudo
Modulation) dan FM (Frekuensi Modulation) merupakan dua alternatif yang
dapat digunakan dalam mentransferkan data suara via gelombang. Parameter
yang membedakan antara gelombang AM dengan FM adalah cara memodulasi
suaranya. AM memodulasi gelombang masukan dan gelombang karier dengan
mengikuti sifat-sifat amplitudonya. Sedangkan FM memodulasi gelombang
masukan dan gelombang karier dengan mengikuti karakteristik perubahan
frekuensi yang terjadi ataupun panjang gelombangnya.
Masing-masing dari kedua jenis modulasi ini memiliki kelebihan dan
kelemahan. Akan tetapi, akhir-akhir ini modulasi gelombang FM lebih banyak
digunakan dari pada AM. Hal ini disebabkan gelombang FM memiliki lebih
banyak kelebihan yang tidak dimiliki gelombang AM. Gelombang AM
(Amplitudo Modulation) memiliki range jangkauan yang lebih luas daripada
gelombang FM (Frekuensi Modulation). Hal tersebut dikarenakan gelombang
AM memiliki panjang gelombang yang lebih panjang dibanding gelombang
FM. Akan tetapi dalam perjalanannya mencapai penerima, gelombang akan
mengalami redaman (fading) oleh udara, mendapat interferensi dari frekuensi-
frekuensi lain, noise, atau bentuk-bentuk gangguan lainnya. Gangguan-
gangguan itu umumnya berupa variasi amplitudo sehingga mau tidak mau akan
30
mempengaruhi amplitudo gelombang yang terkirim. Akibatnya, informasi
yang terkirim pun akan berubah dan mengurangi mutu informasi yang
diterima.
Berbeda dengan gelombang AM, gelombang FM bebas dari pengaruh
gangguan udara,bandwidth (lebar pita) yang lebih besar. Frekuensi yang
dialokasikan untuk siaran FM berada diantara 88 – 108 MHz, dimana pada
wilayah frekuensi ini secara relatif bebas dari gangguan baik atmosfir maupun
interferensi yang tidak diharapkan. Selain itu, Saluran siar FM standar
menduduki lebih dari sepuluh kali lebar bandwidth (lebar pita) saluran siar
AM. Hal ini disebabkan oleh struktur sideband nonlinear yang lebih kompleks
dengan adanya efek-efek (deviasi) sehingga memerlukan bandwidth yang lebih
lebar dibanding distribusi linear yang sederhana dari sideband-sideband dalam
sistem AM.
Jika pada gelombang AM audio yang terdengar hanya berkarakteristik
mono, tidak demikian dengan FM. Alokasi saluran yang lebar dan kemampuan
FM untuk menyatukan dengan harmonis beberapa saluran audio pada satu
gelombang pembawa, memungkinkan pengembangan sistem penyiaran stereo
yang praktis. Ini merupakan sebuah cara bagi industri penyiaran untuk
memberikan kualitas reproduksi sebaik atau bahkan lebih baik daripada yang
tersedia pada rekaman atau pita stereo. Sehingga jelas, bahwa gelombang FM
lebih banyak kelebihannya dari pada AM.
Setelah melihat hasil analisa komparasi antara gelombang FM dan AM
yang menunjukkan bahwa walaupun gelombang AM dapat menembus
jangkauan yang lebih luas akan tetapi tidak seperti gelombang FM yang lebih
tahan terhadap nois, maka gelombang FM dengan banyak karakteristik yang
tidak dimiliki gelombang AM merupakan jenis modulasi yang lebih baik untuk
digunakan dalam transfer data audio dari pada gelombang AM.
Pada modulasi ini sudut fase dari gelombang pembawa berubah menurut
pola perubahan gelombang modulasi. Karena itu modulasi ini tidak bersifat
linier, dan tidak dapat diuraikan dengan prinsip superposisi. Misalkan
gelombang pembawa dinyatakan dengan :
31
Maka hasil modulasinya dinyatakan dengan :
..............(31)
Dari definisi frekuensi sudut dapat dinyatakan dengan :
Dengan : .....................(32)
Definisikan : ..............(33)
Dengan K = konstanta deviasi frekuensi.
Dari persamaan (32) dan persamaan (33), maka diperoleh:
Dengan : ..............(34) disebut dengan insdek modulasi FM
Jadi hasil modulasi persamaan (31) menjadi:
.................(35)
atau dalam bentuk kompleks :
32
......................(36)
sedangkan : ...............(37)
dengan :
, dimana merupakan fungsi bessel jenis satu orde n.
Sehingga persamaan (37) menjadi:
........................(38)
Subtitusikan persamaan (38) kedalam persamaan (36), diperoleh:
...................(39)
dalam domain frekuensi :
.............
(40)
Dari persamaan (39) dan (40) tampak bahwa :
1) Hasil frekuensi modulasi dengan sinyal nada tunggal mengandung
komponen pembawa dan frekuensi side band yang tak terhingga
banyaknya.
, dengan n = 1, 2, 3, ........
2) Amplitude masing-masing komponen bergantung pada atau bergantung
pada karakteristik informasi .
33
3) Untuk pita sempit (narrow band), , maka :
untuk n > 1
Jadi pada kasus ini, spektrum frekuensi hanya mengandung komponen
dan , seperti pada hsil modulasi AM.
Berlainan dengan modulasi DSB dan Am, modulasi sudut merupakan
proses pengubahan sudut fase dari gelombang pembawa menurut pola
perubahan gelombang modulasi, oleh sebab itu bersifat non linier dan tidak
dapat diuraikan dengan superposisi linier. Secara teknis kerjanya lebihsulit dan
memerlukan lebar pita transmisi yang lebih lebar. Keuntungan modulasi
frekuensi adalah mutu sinyal lebih baik yaitu perbandingan S/N makin besar.
Perumusan modulasi sudut dalam domain waktu.
p(t) = po cos (ωpt + ) ditinjau dari gelombang pembawa
Modulasi sudut berarti mengubah konstanta menjadi fungsi (t) sesuai
dengan karakteristik gelombang modulasi. Hubungan (t) dengan sinyal
modulasi adalah
(t) = po cos [ωpt + (t)]
(t) = po cos ((t)
Dengan
(t) = wct + (t)
w(t) =
w(t) = wp + w1(t)
w1 = Deviasi frekuensi sudut
(t) = deviasi fase
34
Memenuhi hubungan
w1(t) =
Ditinjau dari gelombang modulasi dengan m (t) ,maka modulasi sudut
ada 2 macam:
- Modulasi fase (PM)
- Modulasi frekuensi (FM)
a. Modulasi fase
Sudut fase yang dimodulasikan dapat dinyatakan dengan :
(t) = kpm(t)
dengan kp = konstanta deviasi fase ( )
b. Modulasi frekuensi (FM)
w1(t) = kFm(t)
(t) =
dengan kF = konstanta deviasi frekuensi.
Sesuai dengan asumsi (0) = 0, maka to = 0, sehingga:
(t) =
Dengan demikian, hasil modulasi sudut 0 (t) oleh m(t) adalah:
PM(t) = p0 cos [ wpt + kpm(t) ]
FM(t) = p0 cos [ wpt + kF m (t1) dt1 ]
PM(t) dengan FM(t) Cukup berdekatan.
PM(t) Memiliki kemampuan yang lebih besar untuk meningkatkan ratio
S/N.
Lebar pita transmisi pada hakekatnya adalah ukuran frekuensi
minimum dalam sinyal FM yamg harus direruskan untuk menjamin
keutuhan sinyal yang diterima distori sinyal tapi berarti apabila paling
sedikit 98% daya sinyal FM sudah terkandung dalam pita transmisi.Untuk
ini dibahas pada nada tunggal (single tone). Analisis modulasi FM
35
tunggal(single tone) : Sinyal informasi nada tunggal berbentuk sinusoida
murni:
Gelombang modulasi:
m(t) = mo cos (Wmt)
Sebelumnya diketahui:
(t) = sin (wmt)
w' (t) = kF mo cos (wmt)
w' (t) = w’ cos (wmt)
dengan :
w’ = kF mo = kF [m (t)] max
Indeks modulasi FM
= = [ (t)] max =
Hasil modulasi FM untuk m (t) nada tunggal adalah:
(t) = Po cos [wPot + sin (Wmt)
Karakteristik spektral fungsi (t) dengan deret Fourier adalah :
(t) = Pt Re (ei [wP
t + sin (Wmt)]
Fungsi eksponensial kompleks bersifat periodik
Tm =
Deret Fourier fungsi tersebut adalah :
36
Dengan
cn
Dengan :
fungsi Bessel jenis I orde ke n yang bersifat real
Dengan kata lain :
Sehingga :
Untuk n bulat memenuhi :
J-n () = (-1)n Jn ()
Jn () = (-1)n Jn (-)
Karakteristik kelakuan fungsi Bessel
37
1,0
0,8
0,6
Jn ()
J0 ()
J1 ()J2 () J3 ()
Uraian deret Fouriernya
Transformasi fourier untuk persamaan ini menghasilkan gelombang FM.
G (v) =
Dari sini dapat disimpulkan:
a. Sinyal FM dengan sinyal nada tunggal mengandung komponen pembawa
dan komponen frekuensi pada sisi yang tidak terhingga jumlahnya.
v = vp + n vm, n = 1, 2, 3, .......
b. Amplitude masing-masimg komponen frekuensi bergantung pada ,yang
selanjutnya bergantung pula pada karakteristik informasi m.
c. Untuk kasus pita sempit (narrow band), << 1 maka:
Jo () = 1
J1 () =
Jn () = 0 n > 1
Jadi, dalam kasus << 1 spektrum frekuensi hanya mengandung
komponen-komponen Wp, dan Wp + Wm seperti halnya dengan gelombang
A/M sesuai dengan sebutan (narrow band). Untuk wide band >> 1, (t) ,
jelas mengandung jumlah komponen “side band” yang cukup besar, dengan
lebar pita yang cukup besar namun tetap terbatas.
38
2 4 6 8 10 12 14 16
0,4
0,2
0,2
J4 ()
Daya dan lebar pita transmisi, nisbah S/N. Lebar pita transmisi pada
hakekatnya adalah ukuran frekuensi minimum dalam sinyal FM yang harus
diteruskan untuk menjamin keutuhan sinyal yang diterima. Distori akan kecil
apabila minimal 98% daya sinyal yang ditransmisikan.
Pita transmisi merupakan perbandingan harga rata-rata daya total yang
ditransmisikan (Nt dan daya Nn untuk pita transmisi yang mengandung n
komponen frekuensi paling rendah.
an =
dengan :
Nn =
n (t) = P
Sehingga :
Nn =
Karena suku-suku selang dalam penjumlahan n2 (t) menghasilkan harga rata-
rata nol, sehingga:
NT = =
Dari hasil NT = terlihat bahwa amplitude sinyal FM adalah konstan,
sehingga:
an =
Untuk sinyal Fm yang modulasi nada tunggal:
an > 0,98, untuk n + 1
Jadi lebar pita transmisi adalah:
B = 2 ( + 1) wm = 2 (w’ + wm)
Untuk kasus FM pita sempit(NBFM) yaitu B<<1 berlaku:
B = 2 wm
39
Untuk sinyal FM bukan sinusoida, indeks modulasi tidak dapat
didefenisikan, untuk berlaku kaedah Carson.
B = 2 (D + 1) wm = 2 (w’max + wm)
Dengan :
D = = s
Keunggulan modulasi sudut bahwa perbandingan S/N berbanding lurus
dengan (kF)2 untuk sinyal FM.S/N dapat ditingkatkan dengan memperbesar
sensitivitas modulator kF, akibatnya terjadi pelebaran B karena D kF.
Kapasitas saluran sinyal FM ditentukan oleh parameter B,S/N menurut
rumus Shannon-Hartley untuk system ideal:
C = B log 2 (1 + S/N) bits/det
Demodulasi sinyal FM ada 2 jenis yaitu:
a. Demodulasi dengan system diskriminator frekuensi merupakan konversi
FM-AM dan disusul dengan deteksi “selubung”.
b. Demodulasi umpan balik, menggunakan phase-lock loop (PPL) yang
terdiri dari komparator dan VCO ( Voltage Controlled Orcillator).
Perbandingan modulasi AM, FM, dan PM dalam bentuk sinyal analo g dan
digital adalah:
40
t t
t t
t t
AM
FM
PM
Analog Digital
2.5 Modulasi Pulsa (PM)
Modulasi pulsa bertujuan untuk mengirim pita sempit dalam bentuk
sinyal analog melalui channel analog baseband sebagai dua tingkat sinyal
modulasi gelombang pulsa. Beberapa sinyal analog pada pulsa modulasi juga
diubah menjadi sinyal digital.
1. Modulasi Pulsa Amplitudo (PAM)
Modulasi pulsa amplitude (PAM) merupakan bentuk sinyal modulasi
dimana sinyal informasi diubah dalam bentuk kode dalam deret amplitudo dan
sinyal pulsa. Dalam bentuk grafik amplitudo pulsa modulasi dinyatakan dalam
gambar berikut :
Modulasi dan dinyatakan sebagai berikut :
Apabila lebar pulsa t<<, maka :
Maka
41
t t
Atau
Dimana = frekuensi maksimum dari sinyal modulasi ,
dan = frekuensi normal.
2. Modulasi Kode Pulsa (PCM)
Modulasi kode pulsa (PCM) merupakan metode yang digunakan untuk
mempresentasikan sinyal analog ke dalam sinyal digital. Bentuk standar dari
sinyal audio digital dalam computer. PCM stream memiliki dua komponen
dasar berdasarkan keaslian dari sinyal analog.
Sampling dan kuantisasidari sinyal (merah) untuk 4-bit PCM
Dalam diagram gelombang sinus dan dikuantisasikan dalam bentuk
modulasi kode pulsa. Untuk gelombang sinus dapat dilihat dari gambar dari
nilai sampling 7, 9, 11, 12, 13, 14, 14, 15, 15, 15, 14, etc. Pengubahan nilai
42
dalam bentuk bilangan biner akan menghasilkan 0111, 1001, 1011, 1100, 1110,
1110, 1111, 1111, 1111, 1110, etc. Modulasi kode pulsa dapat dituliskan :
PCM = footage+quantization+codling.
2.7 Aplikasi Modulasi Gelombang
Pada Modulasi digital : ASK - Amplitude Shift Keying (ASK) adalah
modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan
tertentu (misalnya 1 Volt) dan sinyal digital 0 sebagai sinyal digital dengan
tegangan 0 Volt. Sinyal ini yang kemudian digunakan untuk menyala-mati-kan
pemancar, kira-kira mirip sinyal morse. “Infrared Remote Control Extender
dengan menggunakan Modul IR-8510, TLP916A dan RLP916A” merupakan
salah satu alat yang menggunakan aplikasi dari modulasi digital ASK
(Amplitude Shift Keying). Untuk lebih jelasnya berikut uraiannya : Teknologi
nfrared dalam aplikasi remote control saat ini sudah banyak dijumpai pada
berbagai macam perangkat elektronik. Prinsip kerja dari Infrared Remote
Control Extender ini adalah mengubah sinyal infrared menjadi gelombang
radio dengan frekwensi UHF sehingga transmisi data dapat dilakukan pada
jarak yang cukup jauh dan diterima dengan penerima UHF. Frekwensi UHF
916 MHz digunakan untuk menghindari adanya noise-noise dari frekwensi
radio lainnya. Sensor infrared pada modul IR-8510 mengubah pancaran cahaya
infrared menjadi sinyal data seperti tampak pada bagian RXD gambar 2.
Kemudian data diteruskan secara serial ke Modul TLP916 yang berlaku
sebagai UHF Transmitter dan diterima oleh Modul RLP916 yang berlaku
sebagai UHF Receiver. Amplitudo Shift Keying yaitu suatu modulasi di mana
logika 1 diwakili dengan adanya sinyal frekwensi 916 MHz dan logika 0
diwakili dengan adanya kondisi tanpa sinyal.
Pancaran gelombang UHF dalam modulasi ASK tersebut selanjutnya
diterima oleh RLP916 dan diubah menjadi data serial (TXD gambar 2) yang
kemudian diteruskan ke TXD dari Modul IR-8510. Agar dapat ditransmisikan menjadi
sinyal-sinyal infrared standard remote control, maka data tersebut terlebih dahulu
dimodulasikan dengan frekwensi carrier sebesar 40 KHz sebelum dipancarkan oleh
LED Infrared. Proses ini dilakukan pada bagian modulator dari Modul IR-8510. Dan
aplikasi lainnya dalam kehidupan sehari-hari dapat di lihat dalam tabel dibawah ini :
43
No Tipe Modulasi Aplikasi
1 AM AM Broadcast Radio
2 AM Aircraft Radio
3 FM FM Broadcast Radio
4 FM TV sound
5 FM Mobile and handheld radio
6 FM VCR
7 FM Family Radio Service
8 AM (DSB) dan FM FM Stereo Multiplex Sound
9 AM dan SSB (AM) Citizens’ band radio
10 FM dan SSB (AM) Amateur radio
11 FM and SSB (AM) Marine Radio
12 AM, VSB TV picture (video)
13 Quadrature DSB (AM) TV color signal
14 FM, PSK 8 Cordless telephone
15 FM, QAM (AM plus PSK Fax machine
16 FM, FSK, PSK
17 OOK TV remote control
18 OOK Garage door opener
19 FSK, PSK, QAM (AM plus
PSK)
Computer modems
BAB III
PENUTUP
44
3.1 Kesimpulan
3.1.1 Modulasi adalah proses merubah parameter sinyal carrier (sinyal
pembawa) menggunakan sinyal informasi
3.1.2 Double Side Band merupakan proses modulasi frekuensi pada
gelombang, lebar pita transmisi sama dengan dua kali pita pada
modulasi gelombang, dan demodulasi merupakan penguraian
kembali informasi asli melalui sinyal dari gelombang pembawa atau
pemisahan
3.1.3 Amplitudo Modulation (AM) adalah modulasi yang paling
sederhana. Gelombang pembawa (carrier wave) diubah
amplitudonya sesuai dengan signal informasi yang akan dikirimkan.
3.1.4 Modulasi Single Side Band atau Single-sideband suppressed-carrier
(SSBSC) adalah modulasi amplitudo yang lebih baik dan lebih
efisien dalam penggunaan daya listrik dan bandwidth.
3.1.5 Modulasi sudut dapat dibedakan menjadi dua, yaitu modulasi fase
dan modulasi frekuensi.
3.1.6 Modulasi Pulsa merupakan modulasi yang bertujuan mengirim pita
sempit dalam bentuk signal analog.
3.1.7 Aplikasi modulasi gelombang sangatlah banyak, salah satunya pada
penggunaan radio dan televisi.
3.2 Saran
Adapun saran yang hendak kami sampaikan adalah untuk memudahkan
dalam pemahaman konsep modulasi gelombang, hendaknya memahami
terlebih dahulu representasi modulasi gelombang yang sering dinyatakan
dalam transformasi fourier. Sehingga dengan bantuan fisika matematika
khususnya transformasi fourier akan mempercepat pemahaman dalam
modulasi gelombang dan aplikasinya dalam kehidupan.
DAFTAR PUSTAKA
Handayani, Rif’ati Dina. 2013. Gelombang. Jember : Universitas
Jember45
Pambudi, A. 2012. Transformasi Fourier. PPT Ittekkom. Tersedia pada :
http://afb.blog.ittelkom.ac.id/blog/files/downloads/2012/10/2.Transformasi -
Fourier1.pptx diakses pada 2 November 2015
Santiary, P. 2009. Sistem Verifikasi Modul Modulasi FM (Frekuensi
Modulasi) Menggunakan Bahasa Pemrograman Matlab. Jurnal Teknologi
Elektro Vol.8 No.2 Politeknik Negeri Bali. Tersedia pada :
http://ojs.unud.ac.id/index.php/JTE/article/download/1605/pdf diakses pada 27
November 2015
Sayuti. Wicaksono Putra. 2015. Modulasi Gelombang. Tersedia
pada :http://ilmulistrik.com/frekuensi-amplitudo-dan-panjang gelombang.html
diakses pada 27 November 2015
Suardana, K. 2002. Diktat Kuliah Gelombang dan Optic (Bagian
Gelombang Mekanik). Singaraja : IKIP Negeri Singaraja
46